B50A789 第xx 轉(zhuǎn)子葉片表面磁粉熒光缺陷分析

詹 平

（中國航發(fā)成都發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，計(jì)量理化中心，四川 成都 610500）

近年來，隨著航空事業(yè)的蓬勃發(fā)展，不斷有新的材料研制成功，沉淀硬化不銹鋼因其具有較高的強(qiáng)度、耐腐蝕、抗氧化和可焊性被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)重要部件上來[1]。

從成分特點(diǎn)來看，B50A789 鋼類似于17-4PH 合金結(jié)構(gòu)鋼，屬于沉淀硬化型馬氏體不銹鋼，主要通過富銅相的時(shí)效強(qiáng)化和鉬、鈮的沉淀強(qiáng)化[2]。

熒光磁粉檢測時(shí)，缺陷磁痕中的熒光物質(zhì)吸收紫外光的能量，產(chǎn)生波長與紫外光不一致且與工件表面對(duì)比度高的黃綠色熒光，易于觀察[3]。目前沉淀硬化不銹鋼在磁粉檢測過程中主要發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜等冶金缺陷[4，5]。局部偏析在成品無損或低倍檢測時(shí)常表現(xiàn)為“亮條、暗條或不均勻組織”，肉眼難以分別缺陷類型，為了更明確的判定缺陷性質(zhì)，則需要明確這些缺陷的性質(zhì)及形成原因。目前尚無B50A789 鋼異常磁痕分析研究，在進(jìn)行B50A789 不銹鋼磁粉熒光探傷時(shí)發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，磁痕形貌出現(xiàn)差異（主要呈亮條和暗條），這些異常磁痕顯示對(duì)生產(chǎn)中的磁粉檢測評(píng)判造成嚴(yán)重影響。本文通過對(duì)B50A789 不銹鋼葉片進(jìn)行磁粉熒光發(fā)現(xiàn)的異常磁痕形貌進(jìn)行分類匯總，并通過微觀組織分析、能譜、硬度分析等手段分析其形成原因，為零件在生產(chǎn)中的質(zhì)量控制提供依據(jù)。

1 理化檢驗(yàn)

現(xiàn)選取3 件代表性葉片進(jìn)行分析討論，分別標(biāo)號(hào)為:1#、2#、3#。1#葉片沿葉身橫向分布有暗條狀顯示）；2#葉片沿葉身縱向有亮條顯示）；3#葉片沿葉盆橫向分布有亮條顯示）。

1.1 宏觀形貌及金相分析

1.1.1 暗條

1#葉片用FeCl3溶液腐蝕時(shí)的磁粉熒光暗條顯示位置的金相組織更為粗大。拋光后，用HNo3水溶液電解腐蝕后，體視鏡下呈現(xiàn)出兩個(gè)區(qū)域呈暗條分布，A 區(qū)域：沿葉身橫向分布（磁粉熒光顯示位置）；B 區(qū)域：經(jīng)腐蝕顯示出的流線呈暗色的區(qū)域，且金相組織存在明顯差異：A 區(qū)域與B 區(qū)域晶粒度為5 級(jí)，無暗條顯示的區(qū)域晶粒度為9 級(jí)。

1.1.2 縱向亮條

2#葉片磁粉熒光下顯示為縱向亮條，可見用FeCl3溶液腐蝕后磁粉熒光觀察為亮條顯示位置的金相組織更為細(xì)致，高倍觀察可見沿加工變形方向伸長的細(xì)針狀δ-鐵素體和明顯Nb 化物分布。

1.1.3 橫向亮條

3#葉片高倍組織為采用FeCl3溶液腐蝕后在體式鏡下低倍觀察：熒光顯示為亮條處位置呈細(xì)條狀，沿葉身橫向分布，其細(xì)條狀組織類似葉身縱向分布明暗相間的流線組織?？梢钥吹斤@微鏡下放大后亮條顯示位置與正常位置金相組織存在不明顯界限；金相組織均為回火索氏體。晶粒度均為6.5 級(jí)。

1.2 能譜分析

采用JEoL（JSM-6610LV）掃描電鏡的能譜儀對(duì)1#～3#葉片分析結(jié)果見表1～表3。

表1 1#能譜成分分析

磁粉熒光顯示暗條區(qū)域和正常位置相比Nb 元素含量偏低，其余元素未見明顯差異。

磁粉熒光顯示亮條處Nb 明顯偏高。

表3 3#葉片能譜成分分析

磁粉熒光顯示亮條處Nb 元素偏高。

1.3 硬度檢查

對(duì)1#～3#葉片進(jìn)行顯微硬度測試，可以看到磁粉熒光顯示亮條區(qū)域硬度明顯偏高，見表4。

表4 葉片維氏硬度測量結(jié)果

2 討論與分析

2.1 金相組織及硬度分析

由于Nb 對(duì)再結(jié)晶的抑制作用，使得鑄造枝晶在凝固過程中不能通過再結(jié)晶過程向等軸晶轉(zhuǎn)化及完成組織的均勻化過程，使Nb 的分布不均勻[6]，1#葉片顯示的葉身橫向暗條處相較正常位置，由于Nb 元素對(duì)晶粒的細(xì)化作用，使得局部Nb 元素含量較高區(qū)域晶粒細(xì)小，而Nb 含量較低區(qū)域晶粒粗大，晶粒差異造成了不同的磁導(dǎo)率差異，進(jìn)而導(dǎo)致磁痕差異。2#、3#葉片出現(xiàn)的葉身橫向及縱向亮條處Nb 元素含量及硬度較正常位置高，是由于鈮在γ →α 轉(zhuǎn)變時(shí)在鐵素體中析出產(chǎn)生穩(wěn)定的碳化物和碳氮化物，析出的細(xì)小彌散的析出物產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化效果，提高了材料的強(qiáng)度。

2.2 熒光形貌分析

材料磁性是由組織結(jié)構(gòu)決定的，雖然鐵素體和馬氏體都是鐵磁性，但馬氏體磁性不如鐵素體強(qiáng)，馬氏體由于融入了鈮碳等間歇性原子，使其成為過飽和固溶體，使得點(diǎn)陣發(fā)生畸變，磁鑄結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，不易移動(dòng)，從而使其磁化困難，磁性較鐵素體弱

[7]。在磁粉熒光的檢查中顯示出的亮條磁痕，故局部含一定量鈮化物的δ-鐵素體區(qū)域更容易磁化導(dǎo)致磁痕顯示。

3 結(jié)論

（1）B50A789 沉淀硬化不銹鋼葉片在磁粉熒光檢查時(shí)出現(xiàn)的暗磁痕顯示為Nb 局部偏析導(dǎo)致的晶粒大小不均勻。

（2）B50A789 沉淀硬化不銹鋼中的Nb 化物是在磁粉熒光探傷工序檢查時(shí)出現(xiàn)亮條顯示的原因。